智能電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)的意義

高壓電弧對電網(wǎng)的危害

智能設(shè)備的特點

智能設(shè)備的推廣應(yīng)用

一、電弧對電網(wǎng)的危害

配電網(wǎng)故障引起的停電事故中，間歇性電弧放電造成短路跳閘占事故總數(shù)的80%，而其中大部分由絕緣劣化后燃電弧引起的。一個絕緣劣化點的單相弧光放電可以引起多起變電站跳閘事故。配電網(wǎng)的安全薄弱環(huán)節(jié)在故障檢測和診斷。接地故障主要是單相間歇性弧光接地故障;

檢查的的故障性質(zhì)后系統(tǒng)會自動報警

二、智能設(shè)備的特點

智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵基礎(chǔ)是智能設(shè)備應(yīng)用

智能環(huán)網(wǎng)柜自動化成套設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)故障定位、故障隔離、負(fù)荷監(jiān)控、線路轉(zhuǎn)供、帶電合環(huán)轉(zhuǎn)供等技術(shù)流程。

實現(xiàn)配電網(wǎng)消除故障后線路自動復(fù)電自愈，最基本的就是要有高效的智能化設(shè)備。

三、智能設(shè)備的推廣應(yīng)用

為了滿足智能化電氣控制設(shè)備的制造和使用要求，必須進(jìn)行合理的電氣控制工藝設(shè)計。這些設(shè)計包括電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設(shè)計及各部分的電器裝配圖與接線圖設(shè)計。

控制器（controller）是智能化環(huán)網(wǎng)柜的核心單元。按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動和反向的主令裝置。

智能終端DTU （）

四、智能電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)的意義

由于配電網(wǎng)建設(shè)對穩(wěn)定性與可靠性要求的提高，以及對一體化解決方案的需求增大，智能開關(guān)設(shè)備配套維持快速發(fā)展。未來的配網(wǎng)設(shè)備投資肯定是朝著智能化方向發(fā)展，集安全、可靠、智能于一體，把城市電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)智能設(shè)備融合成一個整體，提高電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的高可靠性。

智能化配電網(wǎng)自愈是指配電系統(tǒng)能夠及時檢測出系統(tǒng)故障、對系統(tǒng)不安全狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，并進(jìn)行相應(yīng)的操作，使其不影響對用戶的正常供電或?qū)⑵溆绊懡抵磷钚　?/p>

配網(wǎng)自動化建設(shè)需要大量的智能設(shè)備，智能設(shè)備的使用和制造離不開人，同時又是為了“解放”人，把操作人員從重復(fù)的繁重的勞動過程中解脫，用先進(jìn)的電子設(shè)備靈敏的檢測電網(wǎng)線路故障，減少人工巡檢時間，提高快速復(fù)電效率。

五、成套智能電網(wǎng)設(shè)備設(shè)計方案

電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、根據(jù)操作需要及控制面板、箱、柜內(nèi)各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式，符合結(jié)構(gòu)基本尺寸與系列；

2根據(jù)電氣控制柜總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式、安裝尺寸，設(shè)計箱內(nèi)安裝支架，并標(biāo)出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時注明配作方式。

3根據(jù)現(xiàn)場安裝位置、操作、維修方便等要求，設(shè)計電氣控制柜的開門方式及型式；

六、智能環(huán)網(wǎng)柜故障檢測原理

智能終端設(shè)備DTU（）

1、電網(wǎng)智能裝備是具有感知、分析、推理、決策、控制功能的先進(jìn)裝備，它是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和深度融合，而且是智能電網(wǎng)建設(shè)的必不可少的關(guān)鍵裝備。

2、裝置能夠根據(jù)采集的電流大小及設(shè)置的定值，判別故障電流（單相、相間、接地），據(jù)此得出故障信息，并把這些故障量送往配電網(wǎng)控制中心，為故障分析、判斷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移提供依據(jù)，并配合配電控制中心，進(jìn)行故障隔離和非故障區(qū)段的供電。故障信號能以遙信形式快速閉鎖裝置，以故障指示燈點亮報警。然后永久保存在DTU裝置內(nèi)，通過隨機(jī)管理軟件隨時現(xiàn)場讀取。

（1）故障信息用于指示故障區(qū)段，特別的邏輯能夠判斷出是瞬時故障還是永久故障，故障指示器就是用信號燈直觀快速表明線路故障的類型，是故障信息的可視化標(biāo)示。

（2）發(fā)生瞬時故障時，按恢復(fù)按鈕故障指示器信號解除。發(fā)生永久故障時，按恢復(fù)按鈕也無法解除故障信號。

（3）故障信息包括起始時間、故障電流大小、結(jié)束時間、過流的次數(shù)以及故障是瞬時的還是永久的。

（4）故障信息指示器能夠檢測故障發(fā)生在上級，從而給出正確的故障信息。

（5）檢測故障的回路有檢測電壓、電流的方式和只檢測電流的方式。

3、配電網(wǎng)三相電發(fā)生單相斷線的危害

（1）發(fā)生單線斷線時，線路電容與變壓器的空載阻抗也會諧波諧振，同樣會引起過電壓。變壓器輕負(fù)荷啟動時，涌入的勵磁電流包含一系列的諧波，其中的某次諧波會引起線路電容和變壓器電抗之間的諧振過電壓。使得電流過載，導(dǎo)致線路熱力損壞。

（2）、（檢測計算難度）設(shè)一個定值（60%）為線接地額定電壓值的百分比。電壓上下限顯示也用于斷相檢測，當(dāng)線壓降到下限時，其電源端和負(fù)荷端線路檢查為開斷。只有當(dāng)線壓上升到上限的時，斷線檢測才被重新復(fù)位。

（3）單相接地故障的危害

10 kV配電線路在實際運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生單相接地故障，特別是在雨季、大風(fēng)和雪等惡劣天氣條件下，單相接地故障更是頻繁發(fā)生，單相接地故障更為頻繁。

當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，三相電路的對稱性受到破壞，故障點就出現(xiàn)明顯的不對稱，如當(dāng)A相發(fā)生單相接地故障后，A相對地電壓變?yōu)榱?，其對地電容被短接，而B相和C相相對地電壓升高，對地電容電流相應(yīng)增大，流過接地點F的電流為所有線路電容電流的總和。

金屬性接地：故障相電壓為零；非故障相電壓等于線電壓；

非金屬性接地：一相或兩相電壓低，但不為零；另二相或一相電壓高，接近并低于線電壓。

完全金屬性短路則中性點對地電壓上升為相電壓），而不接地相的對地電壓也會升高（金屬性短路升為線電壓），但是每相對中性點電壓以及相間的線電壓保持不變。

發(fā)生單相接地后，故障相對地電壓降低，非故障兩相的相電壓升高，但線電壓卻依然對稱，因而不影響對用戶的連續(xù)供電，系統(tǒng)可運(yùn)行1～2 h，這也是小電流接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點；但是，若發(fā)生單相接地故障后電網(wǎng)長時間運(yùn)行，會嚴(yán)重影響變電設(shè)備和配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（4）、自動核相及相位檢測

在回路配網(wǎng)供電系統(tǒng)中會出現(xiàn)回路切換倒閘動作，對相同步檢測很有必要，當(dāng)同步檢測失敗(相角不一致)系統(tǒng)自動閉鎖禁止倒閘操作。終端的檢測功能用于電源與負(fù)荷間的同步檢測。在徑向系統(tǒng)中同步失敗不是什么問題。當(dāng)開關(guān)斷開時，負(fù)荷側(cè)斷電。所以同步檢測是不必要的。但是在回路系統(tǒng)中同步檢測必須在閉鎖開關(guān)前進(jìn)行。如果電源側(cè)與負(fù)荷側(cè)的電壓相量有很大的差，大量的循環(huán)電流可以流經(jīng)線路。設(shè)置范圍為00-80[度]每步10[度]。默認(rèn)值為30[度]。

當(dāng)電源側(cè)電壓(Va)和負(fù)荷側(cè)電壓(Vr)相差高于預(yù)設(shè)值時，此指示燈變亮。合閘控制前，與同期失敗信息和斷線診斷連鎖。如果是同期失敗，合閘控制命令被禁止。

七、電操安全控制器應(yīng)用

控制器（controller）是智能化環(huán)網(wǎng)柜的核心單元。按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動和反向的主令裝置。

1 、控制器的主要功能和作用

（1）控制器需要接收和識別上級命令：控制中心的程序可以向控制器發(fā)送多種不同的命令，設(shè)備控制器應(yīng)能接收并識別這些命令?？刂破鞑粩嘞蛟O(shè)備各種傳感器發(fā)送電子查詢，并且向上級回復(fù)執(zhí)行結(jié)果。

（2）控制器就是控制部件，而外圍設(shè)備相對控制器來說就是執(zhí)行部件?？刂撇考c執(zhí)行部件的一種聯(lián)系就是通過控制線。

（3）控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令?？刂撇考c執(zhí)行部件之間的另一種聯(lián)系就是反饋信息。執(zhí)行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況，以便使得控制部件根據(jù)執(zhí)行部件的狀態(tài)來下達(dá)新的動作命令，也叫做“狀態(tài)測試”。

（4）控制器根據(jù)每個驅(qū)動電動機(jī)的功能分為：單向控制器和雙向控制器。

控制器還需要配備電機(jī)恒流控制技術(shù)：電機(jī)啟動扭轉(zhuǎn)電流和動態(tài)運(yùn)行電流匹配一致，提高電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩均衡，在機(jī)械齒輪故障扭矩增大情況下能對電機(jī)和整體設(shè)備做安全保護(hù)。

所以控制器要具備電流控制元件的合適選擇，能夠適用于任何一款電機(jī)，并且具有相當(dāng)安全的控制效果，不再需要匹配提高了電動車控制器的普遍適應(yīng)性，使電動車電機(jī)和控制器，不再需要現(xiàn)場的設(shè)備匹配，方便安裝和使用。

（5）控制器只要自動檢測與之相關(guān)的接口狀態(tài)，如外部開關(guān)信號等等，一旦出現(xiàn)故障，控制器自動實施保護(hù)，充分保證設(shè)備的安全，當(dāng)故障排除后控制器的保護(hù)狀態(tài)會自動恢復(fù)。

（6）控制器要具備自動/手動操作功能一體化，根據(jù)不同的使用環(huán)境進(jìn)行靈活配置。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)控制器是一種智能雙功能切換系統(tǒng)?？刂破鞯碾姎饴?lián)鎖配合機(jī)械聯(lián)鎖，確?？刂破?a target="_blank">參數(shù)的自動調(diào)整。

2、安全控制器

SZLL-6160 配電網(wǎng)安全控制器產(chǎn)品，集高效、可靠、安全、靈活、緊湊于一身，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。緊湊化、模塊化設(shè)計能可滿足未來開關(guān)柜升級改造、擴(kuò)容的需要。產(chǎn)品其獨(dú)特的電子化和機(jī)械連鎖設(shè)計、扭矩驅(qū)動恒流保護(hù)系統(tǒng)，確保操作人員安全，也能及時處理機(jī)械傳動故障。

控制回路由:電源,熔斷器,控制按鈕,工作指示燈,控制繼電器線圈等控制主回路運(yùn)行停止變換的設(shè)備及線路?？刂戚o助回路用來反饋回路信號，常見有行程開關(guān)觸點。主回路和輔助回路混合在一起時，線路就特別凌亂和復(fù)雜。如果能夠把主回路的強(qiáng)電流與輔助回路的弱電流區(qū)分開，線路會變得清晰簡單。開關(guān)電操控制器采用單回路反饋控制方法，每一個開關(guān)回路所組成的單回路閉合控制系統(tǒng)。特點：結(jié)構(gòu)簡單抗擾動能力較強(qiáng)。

（2）方便檢修和運(yùn)維

（3）通用性強(qiáng)適應(yīng)美標(biāo)、英標(biāo)、歐標(biāo)、國標(biāo)不同的標(biāo)準(zhǔn)

3、控制器主要功能

（1）、首先將控制器的本地/遠(yuǎn)程開關(guān)搬到本地位置上。

（2）、可以用搬桿/按鈕的進(jìn)行分合閘操作。

（3）、人工分閘后，如果電纜上沒有帶電，控制器處在解鎖位置。

（4）、本回路仍然可以進(jìn)行搬桿/按鈕的分合閘操作及接地刀操作。

（5）、合上接地刀后打開前蓋，可檢修電纜。

（6）、如果分閘后電纜頭上仍帶電，控制器上閉鎖開關(guān)會自動鎖定。

（7）、閉鎖鍵鎖定后，不能再進(jìn)行電動分合和接地操作。仍可手工搬桿分合閘操作。

（8）、本間隔的接地刀合不上，前蓋鎖住不能被打開。

（9）、設(shè)備檢修完畢，將控制器的閉鎖按鈕搬回到解鎖位置。

（10）、這是就可以進(jìn)行搬桿/按鈕的分合閘操作。

（11）、將控制器的本地遠(yuǎn)程開關(guān)搬回到遠(yuǎn)程。進(jìn)入系統(tǒng)遠(yuǎn)控程序。

八、電弧是怎么產(chǎn)生的？

電弧是一種氣體放電現(xiàn)象。當(dāng)線路的絕緣劣化或電源分?jǐn)嚅_時，線路之間還有電壓電流通過，產(chǎn)生電弧光就是氣體放電現(xiàn)象，這個電火花就是電弧。

配電網(wǎng)在長期連續(xù)供電的過程中，電流通過時會產(chǎn)生熱量導(dǎo)致線路絕緣層老化，也就是常說的絕緣劣化的過程，導(dǎo)電體遇到水蒸氣就產(chǎn)生游離電子放電。電弧是高溫高導(dǎo)電的游離氣體，對導(dǎo)電線路有很大的破壞作用，電弧對供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行有很大的影響。

電弧放電

氣體放電中最強(qiáng)烈的一種自持電弧放電。

當(dāng)電源提供較大功率的電能時，若極間電壓不高（約幾十伏），兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續(xù)通過較強(qiáng)的電流（幾安至幾十安），并發(fā)出強(qiáng)烈的光輝,產(chǎn)生高溫（幾千至上萬度），這就是電弧放電。

電弧放電，當(dāng)電壓升高在兩電極距離最近的底部空氣被擊穿發(fā)生電離，同時產(chǎn)生電弧。電弧光向上下擺動，隨著電極間距離的增大，電弧也隨之拉長，電極距離過大，電壓不足以擊穿空氣，電弧自動熄滅。只要保持兩電極間的距離，這種放電過程就會周而復(fù)始地進(jìn)行，形成弧光放電。

電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光火焰。電弧的重要特點是電流增大時，極間電壓下降，火焰變長時電流減小。電弧是一束高溫電離氣體，在外力作用下， 電弧本身產(chǎn)生的磁場作用下會迅速移動拉長、卷曲形成十分復(fù)雜的形狀。電弧在電極上的孳生點也會快速移動或跳動。

電弧的危害

配電網(wǎng)采用三相交流電的供電方式，交聯(lián)電纜是將三根導(dǎo)線通過絕緣體束縛在一根里，電弧發(fā)生時往往是其中的一根先燃電弧，電弧的溫度在2000度以上，很快就燒穿防護(hù)層絕緣體，形成間歇性單相弧光接地故障。配電網(wǎng)電纜由于有絕緣層防護(hù)，極少發(fā)生穩(wěn)定接地故障。在特殊情況下出現(xiàn)穩(wěn)定接地時(如電纜被挖斷接地)，故障電流小于10安培，也不會對導(dǎo)線本體造成實質(zhì)危害。但導(dǎo)線外皮一般為交聯(lián)聚乙烯材料，其軟化分解溫度在140℃左右，故障電流產(chǎn)生的熱量有可能造成外皮軟化分解甚至熔化。

弧光接地產(chǎn)生的火焰溫度很高但流過的電流很小，特別是地埋電纜發(fā)生弧光后檢測難度比較大，在單相接地弧光電流沒有達(dá)到保護(hù)跳閘定值時，已經(jīng)對設(shè)備絕緣層造成嚴(yán)重?fù)p傷。

電弧的特點是溫度很高，電流相對很小，持續(xù)時間短，一旦出現(xiàn)擊穿點則會頻繁出現(xiàn)。電弧放電時會產(chǎn)生大量的熱，能引燃周圍的易燃易爆品，進(jìn)而造成火災(zāi)甚至爆炸。

九、電弧的檢測

1、超高頻檢測技術(shù)是通過超高頻天線傳感器來獲取電氣設(shè)備內(nèi)部局部放電所產(chǎn)生的超高頻信號，可以達(dá)到對電氣設(shè)備的檢測目的，同時也能定位故障。因為超高頻檢測技術(shù)有較強(qiáng)的抗干擾能力，所以能有效的反映放電的本質(zhì)特征。

2、高度精確傳感器終端檢測

現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測用電子終端設(shè)備獲取故障信息，再通過通訊系統(tǒng)，將信息傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

3、檢測難度

高壓放電是造成電力設(shè)備絕緣惡化的主要原因，根據(jù)統(tǒng)計，目前在所有電力系統(tǒng)的事故中，絕緣事故占第二位，事故影響范圍廣，停電時間長、經(jīng)濟(jì)損失巨大，直接威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(1)、發(fā)生單項接地故障時，早期的接地故障電流比較小。而且受故障點接地電阻等多種因素的影響，接地電流無法精確的計算。

(2)、接地故障狀態(tài)不穩(wěn)定。單項接地故障都為弧光接地和間歇性接地。故障電流信號不穩(wěn)定，故障點難以維持穩(wěn)定的故障零序電流故障信號難以監(jiān)測和捕捉。

(3)、消弧線圈的作用破壞了接地故障特征，消弧線圈補(bǔ)償作用下產(chǎn)生感性電流 進(jìn)入接地發(fā)生線路。變電站母線通往故障點，路徑上故障零序電流的特征會被破壞。

(4)、檢測設(shè)備受限制，現(xiàn)場互感器和傳感器，變比精度和信號噪聲的影響，難以檢測到有效的接地故障信號。數(shù)據(jù)檢測精度不高會誤報誤動信息不正確。

因此，對電力設(shè)備放電進(jìn)行檢測有著非常重要的現(xiàn)實意義。目前國內(nèi)在線監(jiān)測系統(tǒng)和發(fā)達(dá)國家的技術(shù)含量還有一定的差距，因此我國電氣設(shè)備故障檢測技術(shù)的發(fā)展還是任重道遠(yuǎn)。

十、熄滅電弧

1、斷電開關(guān)分閘切斷電源

2、安裝滅弧裝置

十一、2022年以前加快進(jìn)行大灣區(qū)智能電網(wǎng)建設(shè)

1、隨著電網(wǎng)建設(shè)重心由主干網(wǎng)向配網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)移，配電網(wǎng)建設(shè)在“十三五”期間也將迎來新高潮。廣東省居于粵港澳大灣區(qū)中心地帶，大灣區(qū)電網(wǎng)電力能源基礎(chǔ)設(shè)施大建設(shè)拉開帷幕。

2、城市配電網(wǎng)的自動化管理技術(shù)研究是一個長期的艱難的過程。首先，是因為近十年國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電量激增，電力系統(tǒng)的管理任務(wù)有所變化。其次，供電企業(yè)所承擔(dān)的社會責(zé)任成為企業(yè)的歷史使命。再次，隨著全球信息化進(jìn)程的加快發(fā)展，不斷有新技術(shù)的出現(xiàn)，為配網(wǎng)的科學(xué)化管理提供了多種技術(shù)支持。

3、因此，配網(wǎng)的科學(xué)化管理趨向數(shù)字化、信息化、自動化方向發(fā)展。

數(shù)字化電網(wǎng)管理技術(shù)是用信息化技術(shù)監(jiān)測開關(guān)（分）合閘條件，依據(jù)線路運(yùn)行方式搭接適當(dāng)聯(lián)絡(luò)線路，將分離地區(qū)的電網(wǎng)連接起來，間接地使得在不增加過多設(shè)備投入的情況下，進(jìn)行自動化監(jiān)測，通過“人-機(jī)決策系統(tǒng)”遠(yuǎn)程控制操作，使該地區(qū)在運(yùn)行方式輕微調(diào)整下供電容量增加。并且保障配網(wǎng)線路再經(jīng)歷若干年的負(fù)荷增長，還能夠滿足需要，在安全性和可靠性方面仍然能夠得到有效的控制。

4、如何運(yùn)用配網(wǎng)自動化技術(shù)有效提高配網(wǎng)的安全可靠性。所以從配網(wǎng)的安全可靠性分析入手，由淺入深的展開技術(shù)論證，把配網(wǎng)自動化的方案設(shè)計工作落實到每一個技術(shù)環(huán)節(jié)，使整個設(shè)計過程始終以安全可靠性設(shè)計為核心，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，提高廣州、深圳特大城市的配網(wǎng)運(yùn)行管理水平。

5、南方電網(wǎng)公司宣布未來五年，投資1700多億元，加快粵港澳大灣區(qū)智能電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。南方電網(wǎng)發(fā)布了26條具體措施。重點提高廣東電網(wǎng)抗風(fēng)險的能力，加強(qiáng)大灣區(qū)11座城市的保底電網(wǎng)的建設(shè)，建設(shè)供電高可靠性供電示范區(qū)，做到年均停電時間低于5分鐘，達(dá)到國際同類城市領(lǐng)先水平。對接港澳地區(qū)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)模式，特別是在采用這種智慧化的手段，建設(shè)一種智慧的綜合能源系統(tǒng)，滿足在用能方面的個性化需求。”對于粵港澳大灣區(qū)城市多沿海，常常遭遇臺風(fēng)的情況，沿海重要輸電設(shè)施建設(shè)提高了設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，從設(shè)防50年一遇，提升到100年一遇。根據(jù)規(guī)劃要求，到2022年粵港澳大灣區(qū)基本建成安全、可靠、綠色、高效的智能電網(wǎng)。到2030年，粵港澳大灣區(qū)將率先全面建成世界一流智能電網(wǎng)。

審核編輯：郭婷